Une batterie inspirée des anguilles électriques
Pour répondre au besoin croissant de batteries compatibles avec le corps humain, une équipe américano-suisse a mis au point un prototype de batterie dont le fonctionnement mime celui de certaines cellules électriques présentes chez les anguilles.
Des chercheurs de l’Institut Adolphe Merkle à Fribourg ont mis au point, en collaboration avec des scientifiques américains, un prototype de batterie biologique dont le fonctionnement est inspiré des anguilles électriques. Leurs travaux viennent d’être publiés dans la revue Nature.
Cela fait longtemps que de nombreuses équipes tentent de concevoir des instruments électroniques implantables dans le corps humain. Capteurs de glycémie, de pression artérielle, muscles artificiels, prothèses robotisées… tous ces outils futuristes se heurtent à un même obstacle: celui des batteries, qu’il faut concevoir comme autonomes. Ainsi faites, elles puiseraient l’énergie du corps humain, ce qui éviterait d’avoir à les recharger et d’entraîner une opération chirurgicale par la même occasion, comme c’est le cas pour les simulateurs cardiaques.
Une anguille, 600 volts
Et comme souvent, c’est du côté de la nature que les scientifiques ont trouvé l’inspiration. Les anguilles électriques sont en effet dotées d’électrocytes, des cellules capables de générer des courants électriques par un jeu de transfert d’ions positifs et négatifs entre les milieux intérieur et extérieur. Pris individuellement, ces courants sont infimes, mais produits de manière synchrone, ils peuvent atteindre en tout une tension de 600 volts pour une puissance de 100 watts.
Les chercheurs ont donc tenté de reproduire cette curiosité de la nature. Leur batterie aligne des milliers de petits compartiments générateurs d’électricité, comme autant d’électrocytes. Le principe repose sur l’électrodialyse inverse, méthode éprouvée qui consiste à créer des courants ioniques entre un compartiment d’eau salée et un compartiment d’eau douce séparés par une membrane laissant préférentiellement passer les ions positifs ou négatifs de l’eau salée vers l’eau douce. Comme chez l’anguille, ces petits compartiments sont juxtaposés un grand nombre de fois pour obtenir un courant final significatif, de l’ordre de 110 volts.
Améliorer les performances
Pour l’instant, cette batterie façon anguille est loin d’égaler le poisson survolté: les courants sont plus faibles, mais surtout, le prototype nécessite encore une alimentation électrique externe, alors qu’il suffit à l’anguille de se nourrir pour «recharger ses batteries».
« Les caractéristiques électriques de notre organe artificiel restent au moins mille fois plus basses que celles de l’anguille
», a précisé le professeur fribourgeois Michael Mayer, qui a dirigé ces travaux. «Il paraît possible d’améliorer la performance d’un facteur dix avec de meilleures membranes, puis à nouveau d’un facteur dix avec une ingénierie plus efficace», a-t-il ajouté. Mais le plus important obstacle, prédit-il, sera de comprendre comment puiser efficacement l’énergie à différents endroits du corps. L’anguille peut dormir tranquille.
«Les caractéristiques électriques de notre organe artificiel restent au moins mille fois plus basses que celles de l’anguille Michael Mayer, professeur qui a dirigé ces travaux